[發明專利]一種含金剛石涂層的制備裝置和方法

有效

• 申請號: 201710734743.5
• 申請日: 2017-08-24
• 公開（公告）號: CN107460480B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 張鳳林;王健;陳小森;黃惠平
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C23C24/10
• 分類號: C23C24/10;B23K1/008
• 代理公司: 廣州嘉權專利商標事務所有限公司 44205
• 代理人: 胡輝

本發明公開了一種含金剛石涂層的制備裝置和方法。該制備裝置由排布裝置和容器組成；所述的排布裝置包括吸附裝置和濾液撈取裝置；吸附裝置由上端的缸套和下端的吸附孔板圍成，缸套和吸附孔板通過螺釘固定；濾液撈取裝置由外殼和濾液孔板組成，外殼的上端連接第一驅動裝置，外殼與缸套通過第二驅動裝置連接，外殼的底部設有通槽，濾液孔板從通槽中穿通至吸附孔板下方，濾液孔板與第三驅動裝置連接；排布裝置的下方設有容器，容器的底部設有超聲波振子。同時也公開了一種使用該裝置制備含金剛石涂層的方法。本發明的裝置簡單，高效，通過本發明裝置能夠實現對金剛石層進行濾液、清洗、轉移的過程，可以制備得到緊密有序排布的含金剛石涂層。

技術領域

本發明涉及一種含金剛石涂層的制備裝置和方法。

背景技術

金剛石因其具有超高的硬度和較低的摩擦系數，特別適合用作耐磨涂層的硬質添加相。針對微米和納米金剛石顆粒，目前主要用電鍍和化學鍍方法制備含金剛石的耐磨復合涂層。用電鍍和化學鍍制備的微米和納米金剛石復合涂層厚度較薄，且金剛石與基質金屬結合力低，容易脫落，導致涂層的耐磨性有限。對于工作在嚴重磨損環境下的工件，通常用粗粒度的金剛石制備厚的復合涂層。目前主要用真空燒結法和冶金強化(熱噴涂、等離子噴涂、激光熔覆和自蔓延反應等)制備含金剛石復合涂層。由于金剛石顆粒尺寸通常比較小，加上形狀不規則，用上述方法制備的涂層中金剛石是隨機分布的，在金剛石富集的地方，結合劑過少，使金剛石容易脫落，嚴重時會造成整個涂層的脫落。在金剛石稀少的地方，缺少硬質相，導致涂層的耐磨性不足。另外，對于顆粒較大的金剛石，金剛石的“位姿”是隨機分布的，導致涂層的表面比較粗糙。

國內外提出了很多實現金剛石有序排布的方法，如：中國臺灣地區的宋健民博士提出的專利技術 (US6039641)，即用模板法實現均勻排布；由瑞士ETH機床與加工研究所G.Burkhard博士等提出的專利技術(EP1208345A)，是采用靜電排布法實現磨粒有序排布。此外，韓國新韓公司開發的ARIX自動排布系統，廣東工業大學，鄭州磨料磨具磨削研究所有限公司等都提出過相關的有序排布專利。由于這些有序排布方法中磨粒數量通常較少且“位姿”不統一造成表面粗糙度高，因此通常只是用于制備有序排布金剛石工具。

針對用以上各種方法制備的金剛石涂層存在以下問題：金剛石的隨機分布導致涂層耐磨性下降以及涂層表面粗糙度高，常規有序排布方法由于金剛石含量少且“位姿”不統一而不能用于制備涂層。因此，目前需要開發一種可以制備出金剛石呈緊密有序排布的金剛石涂層制備裝置和應用方法。

發明內容

本發明的目的在于提供一種含金剛石涂層的制備裝置和方法。

本發明所采取的技術方案是：

一種含金剛石涂層的制備裝置，由排布裝置和容器組成；所述的排布裝置包括吸附裝置和濾液撈取裝置；吸附裝置由上端的缸套和下端的吸附孔板圍成，缸套和吸附孔板通過螺釘固定；濾液撈取裝置由外殼和濾液孔板組成，外殼的上端連接第一驅動裝置，外殼與缸套通過第二驅動裝置連接，外殼的底部設有通槽，濾液孔板從通槽中穿通至吸附孔板下方，濾液孔板與第三驅動裝置連接；排布裝置的下方設有容器，容器的底部設有超聲波振子。

缸套與氣管連接，氣管通過換向閥分別與真空泵和空氣壓縮機連接。

第一驅動裝置和第二驅動裝置均為垂直移動驅動裝置。

第三驅動裝置為水平移動驅動裝置。

一種含金剛石涂層的制備方法，使用上述的裝置進行含金剛石涂層的制備，包括以下步驟：

1)排布：在容器中裝入堿性溶液或酸性溶液，然后放入金剛石，啟動超聲波振子，使金剛石漂浮在排布裝置下方的液面上；

2)濾液：控制第三驅動裝置水平移動濾液孔板，控制第一驅動裝置垂直移動吸附裝置，使漂浮的金剛石位于吸附孔板和濾液孔板之間，然后控制第一驅動裝置使排布裝置移出容器液面，濾掉液體，使金剛石落在濾液孔板上；